Portrett av Albert Einstein ca 1939.
(Bilde: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein blir ofte sitert som en av de mest innflytelsesrike forskerne på 1900-tallet. Hans arbeid fortsetter å hjelpe astronomer med å studere alt fra gravitasjonsbølger til Mercurius bane.
Forskerens ligning som bidro til å forklare spesiell relativitet - E = mc ^ 2 - er berømt selv blant de som ikke forstår dens underliggende fysikk. Einstein er også kjent for sin teori om generell relativitet (en forklaring på tyngdekraften) og den fotoelektriske effekten (som forklarer atferden til elektroner under visse omstendigheter); hans arbeid med sistnevnte tjente ham en Nobelpris i fysikk i 1921.
Einstein prøvde også forgjeves å forene alle kreftene i universet i en enkelt teori, eller en teori om alt, som han fremdeles arbeidet med på sin død.
Tidlige år
Einstein ble født 14. mars 1879 i Ulm, Tyskland, en by som i dag har en befolkning på bare mer enn 120 000. Det er en liten minneplakat der huset hans pleide å stå (det ble ødelagt under andre verdenskrig). Familien flyttet til München like etter fødselen, og senere til Italia da faren hadde problemer med å drive sin egen virksomhet. Einsteins far, Hermann, drev en elektrokjemisk fabrikk og moren Pauline tok seg av Albert og hans yngre søster, Maria.
Einstein ville skrive i sine memoarer at to "underverk" dypt påvirket hans første år, ifølge Hans-Josef Küpper, en Albert Einstein-lærd. Unge Einstein møtte sitt første undring - et kompass - i en alder av 5: Han ble mystifisert det usynlige krefter kan avlede nålen. Dette ville føre til en livslang fascinasjon for usettede krefter. Det andre rart skjedde i en alder av 12 da han oppdaget en bok om geometri, som han tilbad, og kalte den "hellig geometri-bok."
I motsetning til populær tro, unge Albert var en god student. Han utmerket seg i fysikk og matematikk, men var en mer "moderat" elev i andre fag, skrev Küpper på sin hjemmeside. Einstein gjorde imidlertid opprør mot den autoritære holdningen til noen av lærerne hans og droppet ut av skolen klokken 16. Han tok senere en opptaksprøve for den sveitsiske føderalt polytekniske skolen i Zürich, og mens hans prestasjoner i fysikk og matematikk var utmerket, markerte han seg i andre områder var delvis, og han besto ikke eksamen. Den ambisiøse fysikeren tok ytterligere kurs for å lukke gapet i kunnskapen sin, og ble tatt opp til sveitsisk polyteknisk i 1896, og i 1901 fikk han vitnemålet for å undervise i fysikk og matematikk.
Einstein kunne imidlertid ikke finne en lærerstilling, og begynte å jobbe i et Bern-patentkontor i 1901, i følge hans Nobel Prize-biografi. Det var mens han, mellom å analysere patentsøknader, utviklet sitt arbeid innen spesiell relativitet og andre fysiske områder som senere gjorde ham berømt.
Einstein giftet seg med Mileva Maric, en mangeårig kjærlighet fra hans fra Zürich, i 1903. Deres barn, Hans Albert og Eduard, ble født i 1904 og 1910. (Skjebnen til et barn som ble født til dem i 1902 før deres ekteskap, Lieserl, er ukjent .) Einstein skilte seg fra Maric i 1919 og giftet seg snart etter Elsa Löwenthal. Löwenthal døde i 1933.
Karriere høydepunkter
Einsteins karriere sendte ham til flere land. Han fikk sin doktorgrad fra Universitetet i Zürich i 1905, og tiltrådte deretter professorstillinger i Zürich (1909), Praha (1911) og Zürich igjen (1912). Dernest flyttet han til Berlin for å bli direktør for Kaiser Wilhelm Physical Institute og professor ved University of Berlin (1914). Han ble også tysk statsborger.
EN større validering av Einsteins arbeid kom i 1919, da Sir Arthur Eddington, sekretær for Royal Astronomical Society, ledet en ekspedisjon til Afrika som målte stjernenes plassering under en total solformørkelse. Gruppen fant at stjernenes stilling ble forskjøvet på grunn av bøyning av lys rundt solen. (I 2008 dramatiserte en BBC / HBO-produksjon historien i "Einstein og Eddington.")
Einstein forble i Tyskland til 1933, da diktator Adolf Hitler steg til makten. Fysikeren tok deretter avstand fra sitt tyske statsborgerskap og flyttet til USA for å bli professor i teoretisk fysikk ved Princeton. Han ble amerikansk statsborger i 1940 og gikk av med pensjon i 1945.
Einstein forble aktiv i fysikalsamfunnet gjennom sine senere år. I 1939 berømte han skrev et brev til president Franklin D. Roosevelt advarer om at uran kan brukes til en atombombe.
Sent i Einsteins liv engasjerte han seg i en serie private debatter med fysiker Niels Bohr om gyldighet av kvante teori. Bohrs teorier holdt dagen, og Einstein innarbeidet senere kvanteteori i sine egne beregninger.
Einsteins hjerne
Einstein døde av en aortaaneurisme 18. april 1955. Et blodkar brast nær hjertet hans, ifølge American Museum of Natural History (AMNH). Da han ble spurt om han ønsket å bli operert, nektet Einstein. "Jeg vil gå når jeg vil," sa han. "Det er smakløst å forlenge livet kunstig. Jeg har gjort min del; det er på tide å gå. Jeg vil gjøre det elegant."
Einsteins kropp - det meste av det, uansett - ble kremert; hans aske ble spredt på et ikke avslørt sted, ifølge AMNH. Imidlertid hadde en lege ved Princeton Hospital, Thomas Harvey, utført en obduksjon, tilsynelatende uten tillatelse, og fjernet Einsteins hjerne og øyeballer, ifølge Matt Blitz, som skrev om Einsteins hjerne i en kolonne fra 2015 for I dag fant jeg ut.
Harvey skiver hundrevis av tynne deler av hjernevev for å plassere på mikroskopbilder, og knipset 14 bilder av hjernen fra flere vinkler. Han tok med seg hjernevevet, lysbildene og bilder da han flyttet til Wichita, Kansas, hvor han var medisinsk veileder i et biologisk testlaboratorium. [Bildegalleri: Einsteins hjerne]
I løpet av de neste 30 årene sendte Harvey noen lysbilder til andre forskere som ba om dem, men holdt resten av hjernen i to glasskar, noen ganger i en cider-boks under en ølkjøler. Historien om Einsteins hjerne ble stort sett glemt til 1985, da Harvey og hans kolleger publiserte studieresultatene i tidsskriftet Eksperimentell nevrologi..
Harvey mislyktes i en kompetanseeksamen i 1988, og medisinsk lisens ble trukket tilbake, skrev Blitz. Harvey donerte til slutt hjernen til Princeton Hospital, der hjernens reise hadde begynt. Harvey døde i 2007.Stykker av Einsteins hjerne er nå på Mütter Museum i Philadelphia.
Hva studiene fant
Harveys forfattere fra 1985 rapporterte at Einsteins hjerne hadde et høyere antall gliaceller (de som støtter og isolerer nervesystemet) per nevroner (nerveceller) enn andre hjerner de undersøkte. De konkluderte med at det kan indikere at nevronene hadde et høyere metabolsk behov - med andre ord, Einsteins hjerneceller trengte og brukte mer energi, noe som kunne ha vært grunnen til at han hadde så avanserte tenkeevner og konseptuelle ferdigheter.
Imidlertid har andre forskere påpekt noen få problemer med den studien, ifølge Eric H. Chudler, en nevrovitenskapsmann ved University of Washington. For det første var for eksempel de andre hjernen som ble brukt i studien, yngre enn Einsteins hjerne. For det andre hadde den "eksperimentelle gruppen" bare ett fag - Einstein. Ytterligere studier er nødvendig for å se om disse anatomiske forskjellene blir funnet hos andre mennesker. Og for det tredje ble bare en liten del av Einsteins hjerne studert.
En annen studie, publisert i 1996 i tidsskriftet Nevrovitenskapelige brev, fant ut at Einsteins hjerne veide bare 1.230 gram, noe som er mindre enn den gjennomsnittlige voksne mannlige hjernen (ca. 1400 g). Dessuten var forskerens hjernebark tynnere enn hos fem kontrollhjerner, men tettheten av nevroner var høyere.
En studie publisert i 2012 i tidsskriftet Brain avslørte at Einsteins hjerne hadde ekstra bretting i gråstoffet, stedet for bevisst tenking. Spesielt hadde frontalobene, regioner bundet til abstrakt tanke og planlegging, uvanlig forseggjort folding.
Einsteins vitenskapelige arv
Einsteins arv i fysikk er betydelig. Her er noen av de viktigste vitenskapelige prinsippene som han foregikk:
Teori om spesiell relativitet: Einstein viste at fysiske lover er identiske for alle observatører, så lenge de ikke er under akselerasjon. Imidlertid lysets hastighet i et vakuum er alltid det samme, uansett i hvilken hastighet observatøren reiser. Dette arbeidet førte til at han innså at rom og tid henger sammen med det vi nå kaller rom-tid. Så en hendelse sett av en observatør kan også sees på et annet tidspunkt av en annen observatør.
Generell relativitetsteori: Dette var en omformulering av tyngdeloven. På 1600-tallet, Newton formulerte tre bevegelseslover, blant dem som beskriver hvordan tyngdekraften fungerer mellom to kropper. Kraften mellom dem avhenger av hvor massiv hver gjenstand er, og hvor langt fra hverandre gjenstandene er. Einstein bestemte at når en tenker på rom-tid, forårsaker en massiv gjenstand en forvrengning i rom-tid (som å sette en tung ball på en trampoline). Tyngdekraften utøves når andre gjenstander faller i "brønnen" skapt av forvrengning i rom-tid, som en marmor som ruller mot den store ballen. Generell relativitet besto en fersk hovedtest i 2019 i et eksperiment involverer et supermassivt svart hull i sentrum av Melkeveien.
Fotoelektrisk effekt: Einsteins arbeid i 1905 foreslo at lys skulle tenkes på som en strøm av partikler (fotoner) i stedet for bare en eneste bølge, slik man ofte trodde den gang. Arbeidet hans bidro til å tyde nysgjerrige resultater som forskere tidligere ikke var i stand til å forklare.
Samlet feltteori: Einstein brukte store deler av sine senere år på å prøve å slå sammen feltene elektromagnetisme og tyngdekraft. Han var mislykket, men kan ha vært foran sin tid. Andre fysikere jobber fortsatt med dette problemet.
Einsteins arv etter astronomi
Det er mange bruksområder for Einsteins verk, men her er noen av de mest bemerkelsesverdige innen astronomi:
Gravitasjonsbølger: I 2016 oppdaget Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) rom-tid krusninger - ellers kjent som gravitasjonsbølger - som skjedde etter at sorte hull kolliderte rundt 1,4 milliarder lysår fra Jorden. LIGO gjorde også en første oppdagelse av tyngdekraftsbølger i 2015, et århundre etter at Einstein spådde at disse krusningene eksisterte. Bølgene er en fasit av Einsteins teori om generell relativitet.
Merkurius bane: Merkur er en liten planet som går i bane rundt en veldig massiv gjenstand i forhold til størrelsen - solen. Dets bane kunne ikke forstås før generell relativitet viste at romtidens krumning påvirker Merkuris bevegelser og endret bane. Det er en liten sjanse for at over milliarder av år kan kvikksølv bli kastet ut av solsystemet vårt på grunn av disse endringene (med en enda mindre sjanse for at det kan kollidere med Jorden).
Gravitasjonslinsing: Dette er et fenomen der en massiv gjenstand (som en galakse-klynge eller et svart hull) bøyer lys rundt seg. Astronomer som ser på regionen gjennom et teleskop, kan se objekter rett bak den massive gjenstanden på grunn av lyset som er bøyd. Et kjent eksempel på dette er Einsteins kors, en kvasar i stjernebildet Pegasus: En galakse omtrent 400 millioner lysår unna bøyer lyset fra kvasaren slik at den vises fire ganger rundt galaksen.
Svarte hull: I april 2019 viste Event Horizon-teleskopet den aller første bilder av et svart hull. Bildene bekreftet igjen flere fasetter av generell relativitet, inkludert ikke bare at sorte hull eksisterer, men også at de har en sirkulær hendelseshorisont - et punkt der ingenting kan unnslippe, ikke engang lys.
Tilleggsressurser:
- Finn svar på vanlige spørsmål om Albert Einstein på Nobelpris-nettstedet.
- Bla gjennom digitaliserte versjoner av Einsteins publiserte og upubliserte manuskripter på Einstein Archives Online.
- Lære om Einstein-minnesmerket ved National Academy of Sciences-bygningen i Washington, D.C.
